風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱的結(jié)構(gòu)研究及故障診斷

【摘 要】最近幾十年來，世界風(fēng)力發(fā)電技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，風(fēng)能也已成為世界能源中增長最快的一種。到目前為止，絕大部分地區(qū)都在應(yīng)用風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行日常發(fā)電工作，整個機(jī)組當(dāng)中，齒輪箱的結(jié)構(gòu)影響著發(fā)電效率和發(fā)現(xiàn)質(zhì)量。日后應(yīng)對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱的結(jié)構(gòu)展開深入研究，同時(shí)針對不同的故障，采取有效的診斷方式，采取強(qiáng)力措施，徹底解決問題，避免齒輪箱的各項(xiàng)問題反復(fù)發(fā)生，影響發(fā)電工作。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱；結(jié)構(gòu)；故障分析

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱是風(fēng)力發(fā)電整機(jī)的配套產(chǎn)品，它的重要功能是將風(fēng)輪在風(fēng)力作用下產(chǎn)生的動力傳遞給發(fā)電機(jī)，使其得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行發(fā)電。從客觀的角度來分析，一旦齒輪箱出現(xiàn)故障，不僅僅是發(fā)電工作將會受到阻礙，整個風(fēng)力發(fā)電機(jī)組都會受到影響，甚至是損壞。本文主要對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱的結(jié)構(gòu)研究及故障診斷展開討論。

一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱的結(jié)構(gòu)研究

（一）齒輪箱的功能

齒輪箱在現(xiàn)實(shí)工作中，也被稱之為增速箱。經(jīng)過長時(shí)間的討論與分析后發(fā)現(xiàn)，在多數(shù)情況下，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速比較低，并不能達(dá)到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組要求的轉(zhuǎn)速，通過齒輪箱齒輪副的增速作用，可以在風(fēng)速較低的情況下，提高風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，使其達(dá)到發(fā)電要求轉(zhuǎn)速，帶來更多的電力資源。另一方面，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組固有的制動能力并不理想，因此在實(shí)際的工作當(dāng)中，技術(shù)人員會在齒輪箱的輸入端或者是輸出端設(shè)置剎車裝置，配合葉尖制動或者是變槳距制動裝置，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合制動的效果。綜合而言，齒輪箱的功能較多，一是能夠調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速；二是能夠協(xié)調(diào)制動工作；三是能夠在風(fēng)能較低情況下正常發(fā)電，供應(yīng)城市的電力需求。

（二）齒輪箱的結(jié)構(gòu)

齒輪箱作為一種特殊的設(shè)備，其作用不可小覷。在此，本文對齒輪箱的結(jié)構(gòu)展開研究。從目前的情況來分析，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可分為無齒輪箱驅(qū)動的直聯(lián)式以及齒輪箱驅(qū)動式兩種。無論是在國際上還是在國內(nèi)，齒輪箱驅(qū)動不僅成本較低，同時(shí)性能較高，是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的首選。經(jīng)過長時(shí)間的研究，齒輪箱的結(jié)構(gòu)并不是特別復(fù)雜。齒輪箱主要是布置在葉輪以及發(fā)電機(jī)的中間部位，齒輪箱將葉輪受風(fēng)力作用輸入的很低的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)闈M足發(fā)電機(jī)所需的轉(zhuǎn)速，主要是起到一個良好的轉(zhuǎn)化作用。

二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱的故障診斷

（一）齒輪箱潤滑不良造成齒面、軸承過早磨損

由于當(dāng)下的電力需求不斷提升，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的工作效率不斷提升，齒輪箱的故障類型和故障頻率也在提升。比較常見的故障就是齒輪箱潤滑不良問題，該問題可導(dǎo)致齒面、軸承過早磨損，影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。經(jīng)過調(diào)查分析，出現(xiàn)該問題的原因主要有以下幾點(diǎn)：大氣溫度較低，導(dǎo)致潤滑劑出現(xiàn)凝固現(xiàn)象，未達(dá)到預(yù)期的潤滑效果；潤滑劑的性質(zhì)比較惡劣，散熱功能不理想，由于溫度不斷提升，潤滑劑提前失效，造成齒面、軸承過早磨損。根據(jù)當(dāng)下的問題以及工作規(guī)范，制定了全新的處理措施：第一，配備可靠的潤滑系統(tǒng)，選擇強(qiáng)制潤滑，不僅可以保證潤滑效果，同時(shí)可有效減少不必要的問題發(fā)生。第二，選擇的潤滑油，必須保證擁有充足的油膜厚度以及邊界膜強(qiáng)度。齒輪箱不同于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組當(dāng)中的一般設(shè)備，必須選擇性價(jià)比最高的潤滑油，才能保證潤滑系統(tǒng)正常工作，減少齒面、軸承過早磨損的發(fā)生。

（二）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱振動故障

齒輪箱在日常運(yùn)轉(zhuǎn)中，不可避免的會存在振動現(xiàn)象，倘若振動的頻率超過承載能力或者是出現(xiàn)共振現(xiàn)象，則會導(dǎo)致齒輪箱出現(xiàn)嚴(yán)重故障，甚至是直接損壞。結(jié)合以往的工作經(jīng)驗(yàn)和當(dāng)下的工作標(biāo)準(zhǔn)，要想徹底解決振動故障，可以應(yīng)用三點(diǎn)支撐系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，該機(jī)組的齒輪箱減震系統(tǒng)應(yīng)用軸瓦式彈性支撐。

三點(diǎn)支撐系統(tǒng)除了能夠減少共振現(xiàn)象、降低振動頻率外，還能夠照顧到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行，對發(fā)電、維修、維護(hù)等工作具有較大的積極意義。綜上所述，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱的結(jié)構(gòu)并不是很復(fù)雜，關(guān)鍵要在細(xì)節(jié)上入手，根治問題才能促進(jìn)齒輪箱更好的運(yùn)轉(zhuǎn)。值得注意的是，部分齒輪箱的問題早在設(shè)計(jì)之初就已經(jīng)存在，日后應(yīng)從設(shè)計(jì)工作入手，改變風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱的結(jié)構(gòu)，優(yōu)化運(yùn)轉(zhuǎn)方式，提高齒輪箱的性能，促進(jìn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組更加穩(wěn)定的進(jìn)行發(fā)電。

總結(jié)：本文對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱的結(jié)構(gòu)展開研究，同時(shí)就故障診斷問題進(jìn)行闡述。相對于過去而言，當(dāng)下的齒輪箱有了很大改善，固有問題得到徹底解決，日常出現(xiàn)的一些問題也都在采用較理想的維護(hù)手段，減少了齒輪箱的損害。日后應(yīng)深入研究風(fēng)力發(fā)電機(jī)組以及齒輪箱的性能配合、設(shè)備協(xié)調(diào)，建立運(yùn)行上的良性循環(huán)，提高發(fā)電質(zhì)量和發(fā)電效率。

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